МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР

ГЛАВНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОМЫШЛЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ СВАЙ В РУБАШКЕ

УФА-1977

ШНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР ГЛАВНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ Научно-исследовательский институт промышленного строительства (НИИпромстрой)

МЕТОЛИЧ0СКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ СВАЙ В РУБАШКЕ

Уфа - 1977

следующие размеры: глубина 3-4 d, диаметр 0,7d где oi~ размер    стороны    (диаметра)    сваи    (рис.4).

2.9. В процессе забивки свай в тиксотропной рубашке по куриалу должны фиксироваться расход воды и количество ударов (приложение I).

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЗАБИВКА СВАЙ В ПОЛИМЕРНОЙ РУБАШКЕ

Общие требования

3.1.    В качестве материала полимерной рубашки используются любые органические и неорганические реагенты, пригодные для химического закрепления грунтов той площадки, на которой предусмотрена забивка свай.

3.2.    Минеральные вяжущие (цемент, известь, глина, доменные шлаки и т.п.) можно использовать в качестве материала рубашки, если они обеспечивают получение твердеющего раствора в композиции с грунтом той площадки, на которой предусмотрена забивка свай.

Примечание. При использовании минеральных вяжущих растворов в качестве материала рубашки метод забивки называется погружением свай в полимерной рубашке условно.

3.3.    Применение полимерной рубашки при забивке свай по грунтовым условиям не ограничиваемся, если используемый раствор отвервдается (твердеет) в композиции с грунтом.

Примечание. Погружение свай в полимерной рубашке в водонасыщенных очень слабых грунтах типа илов и плывунов к существенному повышению несущей способности свай не приводит.

Гис*б. Подана раствора (воды) в полость между грунтом и сваей из навесного бака: 1-навесной бак; 2-вентидь; 6-гибкий шланг; 4-полость; 5-свая; 6-сваепогрухапгий копер; d. -поперечный размер сваи

Рис«4. Погружение св<Л в рубашке через лидерные скважины: 1-навес-ной бак; 2-вентиль; '3-гибкий шланг; 1-полость; 6-свая; 6-сваепогрухе-оший копер* 7-лидерная скважина; Л-глубина ли-дерной скважинн; 0 -ди-аметр лидерной с к в аж инн; ^х ct -поперечный размер сваи

Материалы для полимерной рубашки

3.4. Для полимерной рубашки рекомендуется применять следующие химические растворы:

а) из числа водорастворимых синтетических смол: кароамидные с плотностью 1,06-1,20 г/см³, отверждаемые с поморью кислот (соляной или щавелевой), либо с помощью кислых сточных вод производства синтетических жирных кислот;

фурановыс с отвердителями (серная кислота, солянокислый внилин, беязосульфокислоте и др.);

смолы на основе фенолов и альдегидов (ТСД-9, ТСД-10, ФР-12, ФРХ и др.), отверждаемые формалином, контактом Петрова, различными кислотами и другими реагентами;

прочие синтетические смолы, пригодные для закрепления грунтов;

б)    из числа неорганических материалов:

жидкое стекло с хлористым кальцием, кремнефтористоводородной кислотой и другими отвердителями;

в)    из числа минеральных вяжущих:

цементное молоко;

известковое молско;

раотвори пъ основе активных доменных шлаков, зол-уноса и др.

3.5.    Все реагенты и вяжущие должны отвечать действующим техническим условиям и ГОСТам и иметь паспорта. Перед ьачало.м работ проверяется качество и соответствие их свойств ТУ и ГОСТам. Проверка качества реагентов и вяжущих обязательна для каждой новой партии.

3.6.    Рецептура ^соотношение компонентов гелеобразующей смеси) захсрепления грунтов плошвдки устанавливается в лабораторных условиях по соответствующим инструкциям.

3.7. Гелеобразующая смесь подбирается из расчета прочного и водоустойчивого закрепления грунта. При этом время отверждения смеси с грунтом принимается не менее 3-4 ч в летнее время и 1-2 ч при отрицательных температурах, что уточняется опытным путем (варьированием количества отвер-дителя). Время гелеобразования должно быть всегда больше времени, необходимого для израсходования гелеобразующей смеси.

3.d. Результаты лабораторных работ по подбору рецептуры закрепления грунтов оформляются в виде заключения, которое должно содержать следующие данные (прил.2): описание показателей свойств исходных закрепляемых грунтов (влажность, гранулометрический состав, pH водной вытяжки, коэффициент фильтрации, консистенция, количество карбонатов) на глубину до 5 м;

характеристику гелеобразующей смеси (соотношение компонентов в зависимости от времени гелеобразования, их концентрацию, плотность и вязкость, оптимальное время гелеобразования и pH смеси, прочность в твердом виде);

результаты лаборатроного испытания грунтов на ззкре-пляемость, прочность, водоустойчивость, морозостойкость (в необходимых случаях);

порядок приготовления растворов и контрол* их качества в полевых условиях;

технику безопасности при работе с отдельными компонентами и их смесями.

3.9. При забивке свай в условиях отрицательных температур дополнительно устанавливаются характеристики гелеобразующей смеси при температуре плюс Ю°С (соотношение компонентов в зависимости от времени гелеобразования, их концентрация, плотность и вязкость, оптимальное время гелеобразования л pH смеси).

ЗЛО. Е производственных условиях химические реагенты и вяжущие хранятся в заводской таре на специальных приобъектных складах.

З.П. Потребное количество реагентов устанавливается проектом с учетом п.3.22.

Проектирование фундаментов из свай в полимерной, рубашке

3.12.    Проектирование фундаментов из свай в полимерной рубашке производится с учетом требований главы СНиП по проектированию свайных фундаментов и соответствующих нормативных документов по закреплению грунтов химическими растворами и минеральными вяжущими, а также требований настоящих Методических рекомендаций.

3.13.    Материалы инженерно-геологических изысканий площадки, где предусматривается забивка свай в полимерной рубашке, должны содержать следующие данные:

инженерно-геологическое строение и гидрогеологические условия площадки;

влажность, плотность, пористость, объемная масса, консистенция, прочностные и деформационные показатели свойств грунтов;

pH грунтовых вод, наличие карбонатных включений, их тип и гранулометрический состав;

заключение по рецептуре закрепления грунтов по п.3.8.

3.14.    Дополнительно в объем инженерно-геологических изысканий для проектирования фундаментов из свай в полимзрной рубашке входят: отбор образцов грунта через I м на глубину до 5 м и установление в лабораторных условиях рецептуры закрепления.

3.15.    На стадии технического проекта любым доступны?/ методом определяется несущая способность обычной сваи заданных размеров (по данным статического зондирования грунтов, расчетным путем в соответствии с главой

СНиП по проектированию свайных фундаментов либо пробной забивкой и статическим испытанием).

3.16.    Несущая способность сваи в полимерной рубашке (закрепленной) определяется по формуле (прил.З)

р_}^⁼о6^р. >

где R - несущая способность обычной сваи, определяемая в соответствии с п.3.15; об - коэффициент, учитывающий тип грунта площадки не глубине до 5 м (для глины о£ = 1,0, для суглинка либо глины с прослоями песка - 1,1, для супеси - 1,15); fo - коэффициент повышения несущей способности сваи в рубашке (принимается по таблице в зависимости от среднего показателя консистенции грунтов на глубине до 5 м);

- коэффициент, учитывающий материал полимерной рубашки (для синтетических смол и жидкого стекла ^ = 1,0, для растворов на минеральных вяжущих - 0,9).

3.17.    На стадии рабочих чертежей несущая способность определяется статическим испытанием пробных свай, забитых в рубашке. Рекомендуется параллельно проводить испытания обычных свай в соответствии с п.1.7. Результаты забивки пробных свай должны содержать следующие данные:

ходограммы и количество ударов молота для забивки обычной сваи и сваи в рубашке (рис.5), а также отказы свай на проектной отметке;

продолжительность забивки свай; расход гелеобразующей смеси на рубвшку в л ; характеристику всех исходных данных (рецептура, тип свай, тип сваепогружающего копра и молота и т.п.); дату забивки и погодные условия.

Таблица

Соотноше-ние размеров сваи длика/сто-рона(дна - метр) Значения коэффициента/* Показатель консистенция глинистого грунта твердые полу твердые туго пластичные мягко- пластичные .Я А И 0^1*0,25 0,2o<4i0,5 0,5*74* 0,75 1,40 1,35 1,32 1,28 10 1,38 1,30 1,26 1.25 16 1,30 1,2а 1,25 1,20 20 1,28 1,25 1,20 1,18 28 1,25 1,20 1,ТЬ I.IS 30 1,20 1,18 1,15 1,13 35 1,18 1,15 1,13 1,10 40 1,15 1,13 1,10 -

3.16. Результаты статических испытаний обычных свай и свай в рубашке оформляются в виде заключения, которое должно содержать следующие данные:

журналы испытания свай;

графики зависимости осадки свай от нагрузки (рис.6);

характеристику гелеобразующей смеси, использованной в качестве материала рубашки по п.3.8;

расход гелеобразующей смеси на одну сваю в рубашке

в л;

оценку пригодности реагентов или вяжущего для рубашки;

предложения по уточнению рецептуры (при необходимости) .

3.1Э. Материалы статических испытаний свай по п.3.18 и заключение по рецептуре по п.3.8 являются основанием для проектирования фундаментов из свай в полимерной рубашке на стадии рабочих чертежей.

3.20. При одностадийном проектировании свайного ф-ундамента выполнение пп.3.10-3.1$ является обязательным.

3.21.    Использование динамического испытаьтм свай взамен статического по п.3.18 разрешается при наличии местного опыта динамического испытания свай в рубашке в сопоставлении с обычными сваями.

3.22.    Потребность в реагентах и вяжущих определяется по результатам забивки пробных свай по пп.3.17 и

3.18. Ориентировочное количество гелеобразующей смеси на одну сваю длиной до 12 м и сечением 30x30 см принимается из рвсчете:

-    при грунтах твердой и полутвердой консистенции Л*: 0,25) 40-50 л;

-    при грунтах тугопластичной консистенции (0,2b<L ** 0,5) 25-35 л;

-    при грунтах мягкопластичной консистенции (0,5 <3_L ^ 0,75) 15-20 л;

3.23.    Техническая документация фундамента из свай в полимерной рубашке должна содержать;

рабочие чертежи фундамента в необходимом объеме с полной характеристикой свай л свайного поля, разработанные в соответствии с действующими нормативными документами ;

заключение по рецептуре рубашки по п.3.8, уточненное после проведения полевых испытаний путем пробной забивки свай по пп.3.17 и 3.18;

технологическую карту на погружение свай в полимерной рубашке;

описание и необходимые чертежи технологической оснастки для подготовки и подачи гелеобразующей смеси (расходные баки, трубопроводы, шланги, запорная и измерительная арматура);

отройгенллан (размещение складов реагентов или вяжущих, оснастки, свай, механизмов и т.п.);

перечень и формы исполнительной документации, предъявляемой при приемке работ по п.3.34.

Оснастка и технология работ

3.24.    Общие вопросы организации и технологии работ по забивке свай в полимерной рубашке не отличаются от забивки обычных свай и решаются с учетом требований глав СНиП по организации строительства,по геодезическим работам в строительстве, по правилам производства и приемки работ при сооружении оснований и фундаментов и настоящих Методических рекомендаций.

3.25.    Оснастка для подачи растворов в полость между грунтом и сваей изготавливается по чертежам, приложенным к проекту фундамента из свай в полимерной рубашке. Она состоит из следующих узлов и деталей:

расходная емкость объемом 1-1,5 м³ для гелеобразующего раствора с мешалкой (при необходимости);

рабочие емкости объемом 0,5-1 м³ для приготовления отдельных компонентов растворов;

емкость для воды;

трубопроводы, расходомеры и запорная арматура;

гибкий шланг для подачи гелеобразующегс раствора непосредственно в полость между грунтом и сваей.

Оснастка должна обеспечивать расход раствора не менее 7-10 л/мин. В необходимых случаях внутренние поверх-но ти баков и емкостей окрашиваются антикоррозионными составами (кислотоупорный лак # 411, перхлорвияилоьые эмали XC3-I, ХСЗ-З, ХСЗ-6 и др.).

3.26.    Расходная емкость для подачи растворов в полость между грунтом и сваей устанавливается на подмостях высотой 1-1,5 м, из которой по гибкому шлангу раствор поступает в полость (см.рис.2). Рекомендуется использовать навесной бак объемом I м³, устанавливаемый на сваепогружакхций копер (см.рис.З).

3.27.    Гелеобразующая смесь приготавливается согласно заключению по рецептуре (п.3.8) непосредственно перед забивкой стзий.

Научно-исследовательский институт промышленного строительства (НИИпромстрой), 1977 г.

3.23. После установки сваи под наголовник производится укладка шланга, по которому поступает гелеобразующая смесь в полость между грунтом и сваей.

3.29.    Подачу гелеобразующей смеси начинают сразу же после 1-3 ударов молота по свае, т.е. когда возникает полость между грунтом и сваей. Смесь подается в течение всего процесса забивки свай. При этом не допускается переливания ее через край полости. После забивки свай до заданной отметки и заполнения полости подача смеси прекращается.

3.30.    В процессе забивки свай контролируется качество растворов и время гелеобразования. При непредвиденных технологических кратковременных перерывах не допускается отверждения (схватывания) гепеобразующей смеси, находящейся в расходной емкости и трубопроводах.

3.31.    Вся оснастка периодически во время работы и после ее окончания промывается водой.

3.32.    При использовании лидерных скважин для забивки свай в твердые грунты производится предварительное их заполнение гелеобразуюшей смесью на 1/3 глубины. Скважины могут иметь следующие размеры: глубина 3-4^, диаметр 0,7 cl , где d- размер стороны (диаметра) сваи (см.рис.4).

3.33.    Состав рабочей бригады и необходимые механизмы определяются проектом производства работ по погружению свай в полимерной рубашке (приложение к проекту свайных фундаментов).

3.34.    Приемка работ по устройству фундаментов из свай в рубашке производится на основании следующих документов:

проекта свайного фундамента и? свай в рубашке;

паспортов заводов-изготовителей на сваи;

паспортов заводов-поставщиков на реагенты, использованные в качестве материала рубашки;

акта геодезической разбивки осей фундаментов;

ВВЕДЕНИЕ

Наблюдения за погружением свай показали, что в процессе забивки вокруг них образуются и временно сохраняются полости значительных размеров. Глубина их у поверхности в глинистых грунтах достигает 2 м и более, ширина от 1,5 до 5 см. Со временем они постепенно закрываются.

При наличии полости несущая способность сваи оказывается ниже, чем при плотном прилегании грунта вдоль всего ее ствола.

Самопроизвольное образование полости вокруг сваи при ее забивке можно испольэовать для подачи в нее жидкости. При подаче в полость воды происходит смачивание поверхности сваи и формирование жидкой грунтовой оболочки вокруг ее боковой поверхности, что приводит к облегчению забивки сваи. Со временем влажность околосвайного грунта выравнивается и на несущей способности не отражается. Такой метод забивки свай назван погружением свай в тиксотропной рубашке.

В полость между грунтом и сваей одновременно с забивкой можно подавать твердеющую смесь (например, синтетическая смола с отвердителем), которая перемешиваясь с грунтом, заполняет все возникающие трещины, пустоты, каверны и поры и увлекается вниз, образуя жидкую, со временем затвердевающую оболочку вокруг сваи. Трещины грунта, которые простираются в стороны от сваи, будучи заполненными отвердевшим материалом, армируют околосвай-ный грунт и придают ему сплошность. При этом до отверждения облегчается забивка свай, а после отверждения увеличивается их несущая способность. Свая как бы вклеивается в грунт. Такой метод назван погружением свай в полимерной рубашке.

Начиная с 1966 г. НИИпромстроем в лабораторных и полевых условиях выполнены исследования по изучению нового метода забивки свай. Проведены следующие эксперименты на полигонах института:

- 3 -

погружение S2 свай, из них 32 в полимерной рубашке;

статическое испытание 16 свай на вертикальную нагрузку (без учета повторных испытаний), в том числе 8 в рубашке;

раскопка 15 свай на глубину до 4 ы, из них 10 -в рубашке,

Иститутом осуществлено экспериментальное строительство склада оборудования пролетом 12 м на цельных сваях-колоннах в полимерной рубашке и выполнен комплекс проектноизыскательских работ (статическое испытание свай в рубашке и контрольной на вертикальную и горизонтальную нагрузки).

Совместно с трестом Строймеханизация J* 2 Главбашстроя по проекту НИИпромстроя было осуществлено строительство кирпичного 3-этажяого здания заводоуправления Уфимского домостроительно-фанерного комбината на сваях в полимерной рубашке. Для этого объекта институтом выполнен весь комплекс изысканий.

На строительстве Туймазияской бумажной фабрики (БАССР) трестом Строймеханизация Л 2 внедрен метод погружения свай в тиксотропной рубашке.

Трест "Тюменспецстрой" Главтюменпромстроя совместно с НИИпромстроем внедрил метод погружения свай в полимерной рубашке на строительстве пивзавода в г.Тюмени.

Забито 2320 шт. свай в рубашке. На площадке строительства завода выполнено 7 статических испытаний свай на вертикальную нагрузку, в том числе 5 в полимерной рубашке.

При применении свай в полимерной рубашке сокращается длина свай до 25-30# при одновременном уменьшении трудоемкости их забивки.

Результаты лабораторных, полевых и экспериментально-производственных работ послужили материалом для подготовки настоящих Методических рекомендаций. При этом авторы с благодарностью приняли и учли все замечания и

пожелания, поступившие от Одесского инженерно-строительного института, Росгидрорыбпроекта (г.Ростов-нв-Дону), Оргтяжстроя (г.Ростов-на-Дону), Башкиргражданпроекта (г.Уфа), Пермпромпроектв (г.Пермь), Главбашстроя, Глав-тшенпромстроя и других учреждений.

Методические рекомендации составлены канд.техн.наук Э.И.Мулюковым, утверждены ученым советом НИИпромстроя.

Все замечания, предложения и пожелания по уточнению и дополнению настоящих Методических рекомендаций просим направлять по адресу: 450064, Уфа-64, Конституции, 3, НИИпромстрой.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

IЛ. Требования настоящих Методических рекомендаций должны учитываться при проектировании и производстве работ по погружению забивных свай в рубашке в условиях связных грунтов.

1.2.    Сущность забивки свай в рубашке заключается в том, что одновременно с забивкой в полость между грунтом и сваей, образующуюся от первых ударов молота по свае, подается либо вода, либо жидкая твердеющая (гелеобразующая) смесь. Вода уменьшает трение свай по боковой поверхности, что приводит к сокращению трудоемкости их погружения. При использовании твердеющей смеси достигается облегчение забивки свай, а после ее отверждения увеличивается их несущая способность (рис.1).

1.3.    Для погружения свай в тиксотропной рубашке используется чистая вода (водопроводная или из водоемов).

1.4.    Эффективность забивки свай в тиксотропной рубашке проверяется по числу удэров молота на забивку свай обычным способом и с подачей воды в по/юсть между грунтом и сваей. Сокращение числа ударов на забивку свай в тиксотропной рубашке на 10$ и более позволяет считать метод эффективным и рекомендовать его для практического применения.

1.5.    Для погружения свай в полимерной рубашке используются различные материалы, пригодные для закрепления грунтов той площадки, на которой производится забивка свай.

1.6.    Выбор материалов для полимерной рубашки осуществляется в соответствии с действующими инструкциями по химическому закреплению грунтов и главой СНиП по правилам производства и приемки работ при сооружении оснований и фундаментов.

1.7.    Эффективность погружения свай в полимерной рубашке подтверждается в полевых условиях путем сравнения

несущей способности такой же сваи, забитой обычным способом. Несущая способность свай определяется их статическим испытанием по ГОСТу на методы полевых испытаний свай. Повышение несущей способности сваи в полимерной рубашке на 10% и более позволяет рекомендовать их для применения.

I.P. При забивке висячих свай в полимерной рубашке повышается их несущая способность, что приводит к сокращению общего объема свай за счет уменьшения их длины иди количества, улучшаются условия работы свайных фундаментов в агрессивных средах и повышается производительность сваепогружающих копров.

1.9.    При забивке свай-стоек в полимерной рубашке повышается производительность сваепогружающих копров и улучшаются условия работы свайных фундаментов в агрессивных средах.

1.10.    Целесообразность применения полимерной рубашки для свай-стоек должна подтверждаться техникоэкономическим обоснованием.

1.11.    Надежность и долговечность свай в полимерной рубашке предопределяются свойствами реагентов и закрепленных грунтов.

1.12.    При отрицательной температуре окружающего воздуха расходные ёмкости (баки), шланги, трубопроводы и вентиля утепляются поэлементно либо помещаются в тепляк (вагончик). Температура поступающего в полость между грунтом и сваей раствора (воды) должна быть не ниже плюс Ю°С.

2. ЗАБИВКА СВАЙ В ТИКСОТРОПНОЙ РУБАШКЕ

2.1.    Для забивки свай в тиксотропной рубашке не требуется проведения дополнительных инженерно-геологических изысканий.

2.2.    Метод погружения свай в тиксотропной рубашке можно использовать во всех грунтах, кроме лёссовых.

- 7 -

Возможность использования метода в лёссовых грунтах устанавливается проектной и изыскательской организациями после пробной забивки свай и их статического или динамического испытания в соответствии с ГОСТом на методы полевых испытаний свай.

2.3.    Общая технология забивки свай в тиксотропной рубашке должна отвечать требованиям проекта и главы СНиП по правилам производства и приемки работ при сооружении оснований и фундаментов.

2.4.    Технология забивки свай в тиксотропной рубашке дополнительно включает следующие операции:

заполнение расходной ёмкости водой;

подача воды после 1-3 ударов молота по свае;

погружение сваи с регулированием подачи воды;

запись необходимых данных в журнал.

2.5.    Подача воды в полость между грунтом и сваей осуществляется по гибкому шлангу, обеспечивающему расход воды 7-10 л/мин. Вода может использоваться непосредственно из сети водоснабжения. При отсутствии её используются расходные ёмкости объемом 1-1,5 м³, которые заполняются подвозимой водой. Емкости помещают на подмости высотой 1-1,5 м (рис.2) или изготавливают навесную емкость объемом I м³ и устанавливают на сваепогружающий копер (рис.З).

2.6.    До начала забивки свай расходные емкости заполняются водой и проверяется исправность системы шлангов, трубопроводов и запорной арматуры.

2.7.    Подачу воды ведут одновременно с забивкой свай, не допуская ее переливания через край полости.

2.8.    При использовании лидерных скважин для забивки свай в твердые грунты производится предварительное их заполнение водой на 1/3 глубины. Скважины могут иметь

Рис Л. Свая в полимерной рубашке: I - свая;

2    - оболочка из закрепленного грунта;

3    - трещины и поры грунта, заполненные твердеющей смесью; а - поперечный размер сваи; 2,5& - зона распространения трещин грунта, заполненных твердеющей смесью Xпримерно)

Рис.2. Подача раствора (воды) в полость между грунтом и сваей из расходной емкости: I - расходная емкость; 2 - вентиль; 3 - гибкий шланг; 4 - полость между грунтом и сваей; 5 - свая; 6 - сваепопухающий копер